Traducción (Biología): Definición, Pasos, Diagrama

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es el material genético de toda la vida conocida, desde las bacterias unicelulares más simples hasta el elefante de cinco toneladas más magnífico de la llanura africana. "material genético" se refiere a las moléculas que contienen dos conjuntos importantes de instrucciones: una para producir proteínas para las necesidades actuales de la célula y la otra para hacer copias de sí mismas o para replicar, de modo que el futuro pueda usar el mismo código genético. Generaciones de células.

mantener la célula con vida el tiempo suficiente para reproducirse requiere una gran cantidad de estos productos de proteínas, que el ADN ordena a través de la mrna (ácido ribonucleico mensajero) que crea como un enviado a los ribosomas, donde las proteínas se sintetizan realmente. la codificación de la información genética por el ADN en rna mensajero se llama transcripción , mientras que la fabricación de proteínas sobre la base de las direcciones de mrna se llama traducción.

la traducción implica el ensamblaje de proteínas mediante enlaces peptídicos para formar largas cadenas de aminoácidos o los monómeros en este esquema. Existen 20 aminoácidos diferentes, y el cuerpo humano necesita algunos de cada uno de estos para sobrevivir. la síntesis de proteínas en la traducción implica una reunión coordinada de mrna, complejos aminoacil-trna y un par de subunidades ribosómicas, entre otros jugadores.

los ácidos nucleicos consisten en la repetición de subunidades, o monómeros, llamados nucleótidos. cada nucleótido, a su vez, consta de tres componentes distintos: un azúcar ribosa (cinco carbonos), uno a tres grupos fosfato y una base nitrogenada. cada ácido nucleico tiene una de las cuatro bases posibles en cada nucleótido, dos de las cuales son purinas y dos de las cuales son pirimidinas. Las diferencias en las bases entre los nucleótidos es lo que le da a los diferentes nucleótidos su carácter esencial.

Los nucleótidos pueden existir fuera de los ácidos nucleicos, y de hecho, algunos de estos nucleótidos son fundamentales para todo el metabolismo. Los nucleótidos difosfato de adenosina (adp) y trifosfato de adenosina (atp) están en el centro de las ecuaciones en las que la energía para uso celular se extrae de los enlaces químicos de los nutrientes. Los nucleótidos en los ácidos nucleicos, sin embargo, tienen un solo fosfato, que se comparte con el siguiente nucleótido en la cadena de ácido nucleico.

a nivel molecular, el ADN se diferencia del ARN de dos maneras. uno es que el azúcar en el ADN es desoxirribosa, mientras que en el ARN es la ribosa (de ahí sus nombres respectivos). la desoxirribosa difiere de la ribosa en que, en lugar de tener un grupo hidroxilo (-oh) en la posición del carbono número 2, tiene un átomo de hidrógeno (-h). por lo tanto, la desoxirribosa es un átomo de oxígeno por debajo de la ribosa, por lo tanto "desoxi".

La segunda diferencia estructural entre los ácidos nucleicos reside en la composición de sus bases nitrogenadas . dna y rna contienen las dos bases de purina adenina (a) y guanina (g), así como la citosina (c) de pirimidina base. pero mientras que la segunda base de pirimidina en ADN es timina (t) en rna, esta base es uracilo (u).

como sucede, en los ácidos nucleicos, a se une a y solo a t (o u, si la molécula es rna), yc se une a y solo a g. este arreglo de par de bases complementario específico y único se requiere para la transmisión correcta de la información de ADN a la información de mrna en la transcripción y la información de mrna a la información de trna durante la traducción.

en un nivel más macro, el ADN es de doble cadena, mientras que el ARN es de una sola cadena. específicamente, el ADN toma la forma de una doble hélice, que es como una escalera torcida en diferentes direcciones en ambos extremos. las cadenas están unidas en cada nucleótido por sus respectivas bases nitrogenadas. esto significa que un nucleótido con "a" solo puede tener un nucleótido con "t" en su nucleótido "compañero". esto significa que, en suma, las dos hebras de ADN son complementarias entre sí.

Las moléculas de ADN pueden tener miles de bases (o más adecuadamente, pares de bases ) de largo. de hecho, un cromosoma humano no es más que una sola hebra muy larga de ADN acoplada a una buena cantidad de proteínas. Las moléculas de ARN de todos los tipos, por otro lado, tienden a ser comparativamente pequeñas.

Además, el ADN se encuentra principalmente en los núcleos de los eucariotas, pero también en las mitocondrias y los cloroplastos. la mayoría de los rna, por otro lado, se encuentran en el núcleo y el citoplasma. también, como pronto verás, rna viene en varios tipos.

rna viene en tres tipos primarios. El primero es mrna, que se hace a partir de una plantilla de ADN durante la transcripción en el núcleo. Una vez completa, la cadena de mrna sale del núcleo a través de un poro en la envoltura nuclear y termina dirigiendo el espectáculo en el ribosoma, el sitio de la traducción de proteínas.

el segundo tipo de rna es la transferencia de rna (trna). esta es una molécula de ácido nucleico más pequeña y viene en 20 subtipos, uno para cada aminoácido. Su propósito es transportar su aminoácido "asignado" al sitio de traducción en el ribosoma para que pueda agregarse a la cadena de polipéptidos en crecimiento (proteína pequeña, a menudo en progreso).

El tercer tipo de ARN es el ARN ribosomal (ARN). este tipo de ARN constituye una fracción significativa de la masa de los ribosomas, con proteínas específicas de los ribosomas que constituyen el resto de la masa.

El "dogma central" de la biología molecular, que se cita con frecuencia, es de ADN a ARN a proteína . expresado de manera aún más sucinta, podría ser transcripción a traducción . La transcripción es el primer paso definitivo hacia la síntesis de proteínas o una de las necesidades actuales de cualquier célula.

este proceso comienza con el desenrollamiento de la molécula de ADN en cadenas sencillas para que las enzimas y los nucleótidos que participan en la transcripción tengan espacio para moverse a la escena. luego, a lo largo de una de las hebras de ADN, se ensambla una hebra de ADNm con la ayuda de la enzima ARNm polimerasa. esta cadena de mrna tiene una secuencia de bases complementaria a la de la línea de la plantilla, excepto por el hecho de que u aparece donde aparece t en el ADN.

• por ejemplo, si la secuencia de ADN sometida a transcripción es attcgcggtatgtc, la cadena resultante de mrna contará con la secuencia uaagcgccauacag. 

cuando se está sintetizando una cadena de mrna, ciertas longitudes de ADN, llamadas intrones, no se transcriben porque no codifican ningún producto proteico, es decir, no son genes. solo las porciones de la cadena de ADN que en realidad codifican algo, llamadas exones, contribuyen a la molécula de ARN.

Se necesitan varias estructuras en el sitio de síntesis de proteínas para una traducción exitosa.

El ribosoma: cada ribosoma está formado por una subunidad ribosomal pequeña y una subunidad ribosomal grande. estos solo existen como un par una vez que comienza la traducción. Contienen una gran cantidad de ARN, así como proteínas. estos son uno de los pocos componentes celulares que existen tanto en procariotas como en eucariotas.

mrna: esta molécula transporta instrucciones directas desde el ADN de la célula para fabricar una proteína específica. Si se puede pensar en el ADN como el plano de todo el organismo, una hebra de ADN contiene la información suficiente para crear un componente decisivo de ese organismo.

trna: este ácido nucleico forma enlaces con aminoácidos en una base de uno a uno para formar lo que se llaman complejos aminoacil-trna. esto solo significa que el taxi (el trna) actualmente transporta su único tipo de pasajero (el aminoácido específico) previsto de entre los 20 "tipos" de personas que se encuentran cerca.

aminoácidos: estos son pequeños ácidos con un grupo amino (-nh ₂ ), un grupo ácido carboxílico (-cooh) y una cadena lateral unida a un átomo de carbono central junto con un átomo de hidrógeno. De manera importante, los códigos para cada uno de los 20 aminoácidos se llevan en grupos de tres bases de mrna llamados codones tripletes.

La traducción, también llamada expresión génica , se basa en el código de triplete relativamente simple. considere que cualquier grupo de tres bases consecutivas puede incluir una de las 64 combinaciones posibles (por ejemplo, aag, cgu, etc.), porque cuatro elevadas a la tercera potencia son 64. esto significa que hay combinaciones más que suficientes para generar 20 amino ácidos, y de hecho, sería posible que más de un codón codifique para el mismo aminoácido.

De hecho, este es el caso. algunos aminoácidos se sintetizan a partir de más de un codón y, de hecho, la leucina está asociada con seis codones distintos. El código triplete es este "degenerado". sin embargo, es importante que no sea redundante : es decir, el mismo codón mrna no puede codificar más de un aminoácido.

El sitio físico de traducción en todos los organismos es el ribosoma. Algunas porciones de las cuales también tienen propiedades enzimáticas. la traducción en procariotas comienza con la iniciación , a través de una señal del factor de iniciación de un codón apropiadamente llamado el codón de inicio. esto está ausente en los eucariotas, y en su lugar, el primer aminoácido seleccionado es la metionina, codificada por aug, que funciona como una especie de codón de inicio.

a medida que cada tira adicional de tres segmentos de mrna se expone en la superficie del ribosoma, un trna que contiene el aminoácido requerido se adentra en la escena y deja a su pasajero. este sitio de unión se llama el sitio "a" del ribosoma. esta interacción ocurre a nivel molecular porque estas moléculas de trna tienen secuencias de bases complementarias a la mrna entrante y, por lo tanto, se unen fácilmente a la mrna.

En la fase de elongación de la traducción, el ribosoma se mueve en tres bases, un proceso llamado traducción. esto expone el sitio "a" de nuevo y conduce al polipéptido, independientemente de su longitud en este experimento mental, que se desplaza al sitio "p".

cuando un nuevo complejo aminoacil-trna llega al sitio "a", toda la cadena polipeptídica se elimina del sitio "p" y se une al aminoácido que se acaba de depositar en el sitio "a", a través de un enlace peptídico. por lo tanto, cuando la translocación del ribosoma por la "pista" de la molécula de mrna ocurra nuevamente, se habrá completado un ciclo, y la cadena polipeptídica en crecimiento ahora es más larga por un aminoácido.

en la fase de terminación , el ribosoma se encuentra con uno de los tres codones de terminación, o codones de parada, que se incorporan a mrna (uag, uga y uaa). esto causa no al trna, sino a sustancias llamadas factores de liberación para acudir al sitio, y esto conduce a la liberación de la cadena polipeptídica. Los ribosomas se separan en sus subunidades constituyentes, y la traducción está completa.

el proceso de traducción crea una cadena polipeptídica que aún debe modificarse antes de que pueda funcionar correctamente como una nueva proteína. La estructura primaria de una proteína, su secuencia de aminoácidos, representa solo una pequeña parte de su función final. la proteína se modifica después de la traducción al doblarla en formas específicas, un proceso que a menudo ocurre espontáneamente debido a las interacciones electrostáticas entre aminoácidos en puntos no vecinos a lo largo de la cadena polipeptídica.

Los ribosomas son grandes trabajadores, pero no son ingenieros de control de calidad. solo pueden crear proteínas a partir de la plantilla mrna que se les da. no pueden detectar errores en esa plantilla. por lo tanto, los errores en la traducción serían inevitables incluso en un mundo de ribosomas que funcionan perfectamente.

Las mutaciones que cambian un solo amino pueden alterar la función de la proteína, como la mutación que causa la anemia de células falciformes. las mutaciones que agregan o eliminan un par de bases pueden desactivar el código completo de los trillizos, por lo que la mayoría o todos los aminoácidos posteriores también estarán equivocados. las mutaciones podrían crear un codón de parada temprana, lo que significa que solo una parte de la proteína se sintetiza. Todas estas condiciones pueden ser debilitantes en diversos grados, y tratar de vencer errores innatos como estos representa un desafío continuo y complejo para los investigadores médicos.